DE3782460T2 - THIN FILM WITH LARGE KERR ROTATION ANGLE AND METHOD FOR THE PRODUCTION THEREOF. - Google Patents

THIN FILM WITH LARGE KERR ROTATION ANGLE AND METHOD FOR THE PRODUCTION THEREOF.

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Description

Die Erfindung betrifft einen dünnen Film aus einem magneto-optischem Material, insbesondere einen dünnen Film mit großem Kerr-Rotationswinkel, und einen dünnen Film, der dazu in der Lage ist, eine Transparenz und eine quer-magnetische Anisotropie zu zeigen, und einen Herstellungsprozeß dafür.The invention relates to a thin film of a magneto-optical material, particularly to a thin film having a large Kerr rotation angle, and to a thin film capable of exhibiting transparency and transverse magnetic anisotropy, and a manufacturing process thereof.

Als eine optische Technologie, die Gebrauch von dem magneto-optischen Kerr-Effekt macht, gibt es nun die magneto-optische Aufzeichnung. Die vorliegende Erfindung ist zufriedenstellend auf optische Aufzeichnungsmedien anwendbar, die für die magneto-optische Aufzeichnung unbedingt erforderlich sind.As an optical technology that makes use of the magneto-optical Kerr effect, magneto-optical recording has now emerged. The present invention is satisfactorily applicable to optical recording media that are indispensable for magneto-optical recording.

Als magneto-optische Materialien mit einem großen Kerr-Rotationswinkel gibt es Halogenverbindungssysteme, typischerweise CrX&sub3; (X: Cl, Br oder I). Dieses Material zeigt nahe bei 425,5 nm bei einer niedrigen Temperatur von 1,5 K einen Rotationswinkel von der Größe RK = 3,5º.As magneto-optical materials with a large Kerr rotation angle there are halogen compound systems, typically CrX₃ (X: Cl, Br or I). This material shows a rotation angle of RK = 3.5º near 425.5 nm at a low temperature of 1.5 K.

Unter den Sauerstoffsystemen gibt es nicht viele Materialien, die einen großen Kerr-Rotationswinkel aufweisen. CoFe&sub2;O&sub4; und Eu&sub3;Fe&sub5;O&sub1;&sub2; können jedoch beispielsweise aufgeführt werden. Es ist berichtet worden, daß CoFe&sub2;O&sub4; bei 780 nm ein RF = 3,3·10&sup4; Grad/cm zeigt und RK = 0,6º vorzuweisen hat, wenn es durch eine reflektierende Platte verstärkt ist. In dem Fall von Eu&sub3;Fe&sub5;O&sub1;&sub2; ist von einem Wert für RK = 0,17º (bei 297 nm) berichtet worden.Among the oxygen systems, there are not many materials that exhibit a large Kerr rotation angle. However, CoFe₂O₄ and Eu₃Fe₅O₁₂ can be cited as examples. CoFe₂O₄ has been reported to exhibit RF = 3.3·10⁴ deg/cm at 780 nm and exhibit RK = 0.6° when enhanced by a reflecting plate. In the case of Eu₃Fe₅O₁₂, a value of RK = 0.17° (at 297 nm) has been reported.

Es gibt eine Vielfalt von magneto-optischen Materialien unter den Metallsystemen. Als polykristalline Materialien können dünne MnBi-Legierungsfilme und dünne PtMnSb-Heusler-Legierungsfilme erwähnt werden. Diese dünnen PtMnSb- Filme zeigen ein RK = 1,82º (bei 5 kOe) bei 725-716,7 nm und Raumtemperatur. Jedoch sind bisher keine quermagnetischen Filme hergestellt worden.There are a variety of magneto-optical materials among the metal systems. As polycrystalline materials, thin MnBi alloy films and thin PtMnSb-Heusler alloy films can be mentioned. These thin PtMnSb films show an RK = 1.82º (at 5 kOe) at 725-716.7 nm and room temperature. However, no perpendicular magnetic films have been prepared so far.

Wendet man sich nun den amorphen Materialien zu, so können quermagnetische Filme aus Seltenerdsystemen erhalten werden. Diese zeigen ein RK = 0,3-0,40.If we now turn to amorphous materials, transverse magnetic films can be obtained from rare earth systems. These show an RK = 0.3-0.40.

Metallische Materialien werden von dem inhärenten Problem begleitet, daß sie die optische Transparenz bei einer Filmdicke von ungefähr 100 nm (1.000 Å) verlieren, besonders wenn ein Halbmetall, wie z. B. Mn, darin enthalten ist.Metallic materials are accompanied by the inherent problem that they lose optical transparency at a film thickness of about 100 nm (1,000 Å), especially when a semimetal such as Mn is included.

Die nachfolgenden Eigenschaften können als typische Eigenschaften angegeben werden, die für magneto-optische Aufzeichnungsmedien erforderlich sind:The following properties can be specified as typical properties required for magneto-optical recording media:

(1) Quermagnetischer Film:(1) Transverse magnetic film:

Es ist erforderlich, daß diese quermagnetische Filme sind, um eine hohe Aufzeichnungsdichte zu erzielen. Verhältnis K> 2πMs² (K: quermagnetische Anisotropie-Konstante, Ms: Sättigungsmagnetisierung) sollte erfüllt sein.It is necessary that these are perpendicular magnetic films in order to achieve high recording density. Relation K> 2πMs² (K: perpendicular magnetic anisotropy constant, Ms: saturation magnetization) should be satisfied.

(2) Schreibleistung:(2) Writing performance:

Da Verfahren zum thermischen Schreiben von Informationen in einem quermagnetischen Film verwendet werden, können die thermomagnetischen Aufzeichnungseigenschaften am Curie-Punkt, die thermomagnetische Aufzeichnung am Kompensationspunkt, usw. erwähnt werden. Von der parallelen Betrachtung der thermischen Stabilität der aufgezeichneten Information und dem Wunsch nach einer kleinen Aufzeichnungsenergie scheint ein Temperaturanstieg von 100 bis 200ºC geeignet zu sein.Since methods of thermally writing information in a perpendicular magnetic film are used, the thermomagnetic recording characteristics at the Curie point, the thermomagnetic recording at the compensation point, etc. can be mentioned. From the parallel consideration of the thermal stability of the recorded information and the desire for a small recording energy, a temperature increase of 100 to 200ºC seems to be suitable.

(3) SN-Verhältnis (Signal-Rausch-Verhältnis):(3) SN ratio (signal-to-noise ratio):

Die nachfolgenden Gründe können als Rauschquellen bei magneto-optischen Speichereinrichtungen betrachtet werden:The following reasons can be considered as sources of noise in magneto-optical storage devices:

i) Veränderungen einer Lichtquelle.i) Changes in a light source.

ii) Rauschen, das von einem Medium erzeugt wird.ii) Noise generated by a medium.

iii) Rauschen, das den Unzulänglichkeiten einer Abtasteinrichtung und/oder einer Polarisationseinrichtung zuzuschreiben ist.(iii) noise attributable to deficiencies in a sensing device and/or a polarising device.

iv) Rauschen eines Verstärkers in einem Verstärkerschaltkreis für ein elektrisches Signal.iv) Noise of an amplifier in an amplifier circuit for an electrical signal.

S/NαR·RK (R: Reflexionsvermögen des Films, RK: Kerr-Rotationswinkel). Um das S/N-Verhältnis zu vergrößern, ist es jedoch notwendig, das Rauschen zu reduzieren, um das Reflexionsvermögen des Materials zu steigern und den effektiven Kerr-Rotationswinkel zu steigern.S/NαR·RK (R: reflectance of the film, RK: Kerr rotation angle). However, to increase the S/N ratio, it is necessary to reduce the noise, increase the reflectance of the material and increase the effective Kerr rotation angle.

(4) Stabilität und Möglichkeit der einfachen Herstellung:(4) Stability and possibility of easy manufacturing:

i) Das Medium sollte mechanisch, thermisch und chemisch stabil sein. Es sollte mehrere Schreiboperationen und lange Speicherung erlauben.i) The medium should be mechanically, thermally and chemically stable. It should allow multiple write operations and long-term storage.

ii) Die Scheiben sollten leicht herstellbar sein. Die Kosten pro Bit sollten angemessen sein.ii) The disks should be easy to manufacture. The cost per bit should be reasonable.

Magneto-optische Materialien haben sowohl Vorzüge als auch Nachteile.Magneto-optical materials have both advantages and disadvantages.

Wenn der magneto-optische Kerr-Effekt benutzt wird, steht der Zweck im Vordergrund, ein magneto-optisches Aufzeichnungsmedium herzustellen. Eine extrem große Anzahl von Materialien ist bisher entwickelt worden, die von dem magneto-optischen Kerr-Effekt Gebrauch machen.When the magneto-optical Kerr effect is used, the primary purpose is to produce a magneto-optical recording medium. An extremely large number of materials have been developed to date that make use of the magneto-optical Kerr effect.

Anfangs erregte MnBi Aufmerksamkeit. Im Hinblick auf die gesteigerten Nachteile von MnBi, daß es eine hohe Curie- Temperatur aufweist und Phasenübergängen unterworfen ist, wurden anschließend MnSb, MnAlGe und Mn1-xTixBi entwickelt. Es war jedoch CuMnBi, das die besten Daten unter den polykristallinen Medien als magneto-optische Scheibe an sich hatte. Da CuMnBi polykristallin ist, wird es für das ernsthafteste Problem dieses Materials gehalten, daß es großes Materialrauschen erzeugt. Andererseits erfordert PtMnSb, welches den größten Kerr-Rotationswinkel bei Raumtemperatur zeigt, das Aufwärmen auf eine hohe Temperatur und über eine lange Zeitdauer, um ein Supergitter wie eine Heusler-Legierung zu bilden. Zudem kann es nicht, wie oben gezeigt, in einen quermagnetischen Film umgewandelt werden. Es ist deshalb kein Material, welches zur Zeit verwendet werden kann. CoFe&sub2;O&sub4; ist wegen seines großen Faraday-Rotationswinkels ebenfalls nach Einsatz einer Verstärkung von Interesse. Jedoch benötigt es auch ein feuerfestes Substrat für die Vakuumbedampfung. Einige Materialien mit sehr großen Leistungsindizes R·RK sind unter den Uranverbindungen entdeckt worden. Ihre Curie-Temperaturen liegen jedoch unterhalb der Raumtemperatur, so daß sie unpraktisch sind.Initially, MnBi attracted attention. In view of the increased disadvantages of MnBi that it has a high Curie temperature and is subject to phase transitions, MnSb, MnAlGe and Mn1-xTixBi were subsequently developed. However, it was CuMnBi that had the best data among the polycrystalline media as a magneto-optical disk. Since CuMnBi is polycrystalline, the most serious problem of this material is considered to be that it generates large material noise. On the other hand, PtMnSb, which shows the largest Kerr rotation angle at room temperature, requires heating at a high temperature and for a long time to form a superlattice like a Heusler alloy. In addition, it cannot be converted into a perpendicular magnetic film as shown above. It is therefore not a material that can be used at present. CoFe2O4 is also of interest after amplification because of its large Faraday rotation angle. However, it also requires a refractory substrate for vacuum deposition. Some materials with very large performance indices R·RK have been discovered among the uranium compounds. However, their Curie temperatures are below room temperature, making them impractical.

Es könnte erwogen werden, entweder einen Einkristall oder ein amorphes Material zu verwenden, um zwischenkristallines Rauschen zu vermeiden, welches ein inhärenter Nachteil der polykristallinen Materialien ist. Unter den einkristallinen Materialien weist GdIG (oder ein quermagnetischer Film von BiYIG) eine Kompensationstemperatur auf, die nahe bei Raumtemperatur liegt, und sein Leistungsindex 2F/α (F: Faraday-Rotationskoeffizient, α: Absorptionskoeffizient) ist als Faraday-Einrichtung ausreichend groß. Jedoch ist α klein. Deshalb wird ein dicker Film benötigt. Das obige Material ist deshalb von derartigen Problemen begleitet, daß Schwierigkeiten beim Verringern der Bitdimensionen und auch beim Herstellen eines großen scheibenartigen Aufzeichnungsmediums auftreten und die Produktionskosten hoch sind. Es sind nun Forschungen im Gange, wobei Metalle und Oxide im Hinblick auf die Herstellung eines erwünschten Mediums auf einem Substrat verwendet werden, indem ein mehrschichtiger Film gebildet wird, in welchem Atome in Gruppen von einigen Atomen pro Lage übereinander gelagert werden. Keine dieser Forschungen resultierte jedoch in einem praktisch brauchbaren Material.It could be considered to use either a single crystal or an amorphous material to avoid intercrystalline noise, which is an inherent disadvantage of polycrystalline materials. Among the single crystal materials, GdIG (or a perpendicular magnetic film of BiYIG) has a compensation temperature, which is close to room temperature, and its performance index 2F/α (F: Faraday rotation coefficient, α: absorption coefficient) is sufficiently large as a Faraday device. However, α is small. Therefore, a thick film is required. The above material is therefore accompanied by such problems that difficulties arise in reducing bit dimensions and also in producing a large disk-like recording medium and the production cost is high. Researches are now underway using metals and oxides with a view to producing a desired medium on a substrate by forming a multilayer film in which atoms are stacked in groups of several atoms per layer. However, none of these researches has resulted in a practically useful material.

Aus der Sicht der praktischen Brauchbarkeit ist die Entwicklung von amorphen Legierungsmaterialien aus Seltenerdelement-Co und Fe (Übergangsmetall) nun Gegenstand einer großen Arbeitsreihe und über praktische Daten wird berichtet.From the point of view of practical utility, the development of amorphous alloy materials of rare earth element Co and Fe (transition metal) is now the subject of a large series of works and practical data are reported.

Als nächstes wird eine Beschreibung von amorphen Seltenerd-Übergangsmetallfilmen gemacht.Next, a description of amorphous rare earth transition metal films is made.

(1) Sättigungsmagnetisierung, Ms:(1) Saturation magnetization, Ms:

Die Spins von Seltenerdelementen und einem Übergangsmetall der Eisengruppe sind in antiparalleler Ausrichtung angeordnet. Das magnetische Moment des Seltenerdelements und des Übergangsmetalls der Eisenfamilie ist deshalb im Falle eines Seltenerdelements die Summe beider Untergitter und im Falle eines schweren Seltenerdelements die Differenz zwischen beiden Untergittern. Im Falle eines schweren Seltenerdelements können deshalb Ms, Hc und Tc durch Auswählen der Zusammensetzung festgelegt werden. Es ist so möglich, die Bedingung für einen quermagnetischen Film zu erfüllen, nämlich K> 2πMs², so daß die Ausbildung eines quermagnetischen Filmes erleichtert ist.The spins of rare earth elements and a transition metal of the iron group are arranged in antiparallel alignment. The magnetic moment of the rare earth element and the transition metal of the iron family is therefore the sum of both sublattices in the case of a rare earth element and the difference between both sublattices in the case of a heavy rare earth element. In the case of a heavy rare earth element, Ms, Hc and Tc can therefore be determined by selecting the composition. It is It is thus possible to satisfy the condition for a transverse magnetic film, namely K>2πMs², so that the formation of a transverse magnetic film is facilitated.

(2) Quermagnetische Anisotropie, K:(2) Transverse magnetic anisotropy, K:

Ein Seltenerd-Übergangsmetallfilm hat eine große quermagnetische anisotrope Energie, welche beispielsweise folgendem zugeschrieben werden kann:A rare earth transition metal film has a large transverse magnetic anisotropic energy, which can be attributed, for example, to:

i) einer orientierten Anordnung von Seltenerd-Atompaaren und einer magnetischen Anisotropie; undi) an oriented arrangement of rare earth atom pairs and a magnetic anisotropy; and

ii) einer Anisotropieform aufgrund einer Filmstruktur, wie z. B. einer prismatischen Struktur und einer inneren Verspannung und einer Magnetostriktion des Films.ii) a form of anisotropy due to a film structure such as a prismatic structure and internal strain and magnetostriction of the film.

Da die quermagnetische Anisotropie leicht zusammen mit dem Ar-Partialdruck und der Zusammensetzung variiert, ist die große quermagnetische Aisotropyenergie hinsichtlich ihrer Ursprünge nicht vollständig aufgeklärt worden.Since the transverse magnetic anisotropy varies slightly with the Ar partial pressure and composition, the large transverse magnetic anisotropy energy has not been fully elucidated with respect to its origins.

(3) Koerzitivkraft, Hc:(3) Coercivity, Hc:

Der Mechanismus des Auftretens der Koerzitivkraft ist nicht aufgeklärt worden. Wenn eine einzelne zylindrische magnetische Domäne mit entgegengesetzter Magnetisierung in einem quermagnetischen Film auftritt, ist der minimale Durchmesser der Domäne, dmin, der stabil bleiben kann angenähert durch:The mechanism of the appearance of the coercivity has not been elucidated. If a single cylindrical magnetic domain with opposite magnetization occurs in a perpendicular magnetic film, the minimum diameter of the domain, dmin, that can remain stable is approximated by:

dmin = σw/Ms·Hcdmin = σw/Ms·Hc

wobei σw die Energiedichte der Domänwand und Hc die Koerzitivkraft des Filmes ist. Ein Aufzeichnungsmaterial mit hoher Dichte erfordert einen hohen Grad von quermagnetischer Anisotropie und eine Koerzitivkraft von mehreren kOe. In dieser Hinsicht können Seltenerdelemente diese Bedingungen zufriedenstellend erfüllen.where σw is the energy density of the domain wall and Hc is the coercivity of the film. A high-density recording medium requires a high degree of transverse magnetic anisotropy and a coercivity of several kOe. In this respect, rare earth elements can satisfactorily meet these conditions.

(4) Kerr-Rotationswinkel, RK:(4) Kerr rotation angle, RK:

Da die Magnetfeldabhängigkeit des Kerr-Rotationswinkels von Seltenerdelement-Übergangsmetallfilmen durch ähnliche Darstellungen wie ihre M-H-Kurven in vielen Fällen gezeigt ist, wird der Kerr-Rotationswinkel als proportional zu M angenommen. Jedoch ist er nicht sehr groß, nämlich 0,3 bis 0,4º.Since the magnetic field dependence of the Kerr rotation angle of rare earth element transition metal films is shown by similar plots as their M-H curves in many cases, the Kerr rotation angle is assumed to be proportional to M. However, it is not very large, namely 0.3 to 0.4º.

Es ist der größte Nachteil der amorphen Seltenerd-Übergangsmetallfilme, daß sie empfänglich gegenüber Oxidation sind und folglich Verschlechterungen unterworfen sind, wenn sie ohne schützende Filme belassen werden. Es gibt das andere Problem, daß optimale Bedingungen zu ihrer Herstellung schwierig sind.The main disadvantage of amorphous rare earth transition metal films is that they are susceptible to oxidation and consequently are subject to deterioration if left without protective films. There is the other problem that optimal conditions for their preparation are difficult.

Die momentanen magneto-optischen Aufzeichnungsmedien sind in erster Linie aus Seltenerdelement-Übergangsmetallsystemen hergestellt, wie sie oben beschrieben worden sind. Die Kerr-Rotationswinkel (RK) dieser Medien sind jedoch in der Größenordnung von 0,3º bis 0,4º. Verglichen mit anderen optischen Aufzeichnungsvorrichtungen, z . B. einem System, in welchem die Reflexionsintensität durch Verwendung der Rauheit eines Mediums gelesen wird, sind diese von einem Nachteil begleitet, daß ihre S/N-Verhältnisse klein sind, nämlich unterhalb von 60 dB. Aus diesem Grund neigen sie dazu Fehler zu machen, und sind nur in bestimmten begrenzten Bereichen verwendbar. Ihr Vorteil, daß sie ein Überschreiben erlauben, läßt sich nicht voll ausnutzen.The current magneto-optical recording media are primarily made of rare earth element-transition metal systems as described above. However, the Kerr rotation angles (RK) of these media are on the order of 0.3º to 0.4º. Compared with other optical recording devices, e.g., a system in which the reflection intensity is read by using the roughness of a medium, these are accompanied by a disadvantage that their S/N ratios are small, namely, below 60 dB. For this reason, they are prone to errors and are usable only in certain limited areas. Their advantage of allowing overwriting cannot be fully utilized.

Es gibt jedoch einen großen Bedarf nach der Entwicklung eines Aufzeichnungsmediums, das einen großen Kerr-Rotationswinkel aufweist und eine Film, der dazu in der Lage ist, den Kerr-Rotationswinkel zu vergrößeren.However, there is a great need for the development of a recording medium having a large Kerr rotation angle and a film capable of increasing the Kerr rotation angle.

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Halogen enthaltenden ferromagnetischen transparenten Film, welcher trotz der Bindung mit den Halogenatomen keine übermäßig große Verschiebung des Peaks verglichen mit einem 3d-Übergangsmetall (Fe, Co oder Ni) in einem Röntgenspektrum bewirkt, mit anderen Worten, metallisch ist, den Ferromagnetismus beibehält, eine große Menge reflektierten Lichts ergibt, und Dank der Einfügung von Halogenatomen Transparenz aufweist, einen großen Faraday- Koeffizienten und einen großen Kerr-Rotationswinkel, insbesondere einen Halogen enthaltenden transparenten Film mit quermagnetischer Anisotropie, sowie ein Herstellungsverfahren dafür zur Verfügung zu stellen.It is an object of the present invention to provide a halogen-containing ferromagnetic transparent film which, despite bonding with the halogen atoms, does not cause an excessively large peak shift compared with a 3d transition metal (Fe, Co or Ni) in an X-ray spectrum, in other words, is metallic, maintains ferromagnetism, gives a large amount of reflected light, and has transparency, a large Faraday coefficient and a large Kerr rotation angle thanks to the insertion of halogen atoms, in particular a halogen-containing transparent film having perpendicular magnetic anisotropy, and a manufacturing process thereof.

Gemäß einem Aspekt dieser Erfindung wird so ein dünner Film zur Verfügung gestellt (im folgenden als "Halogen enthaltender dünner transparenter Film" bezeichnet), der einen großen Kerr-Rotationswinkel aufweist, mit einer Verbindung, die eine Zusammensetzung aufweist, die durch die folgende Formel (I) dargestellt ist:According to one aspect of this invention, there is thus provided a thin film (hereinafter referred to as "halogen-containing thin transparent film") having a large Kerr rotation angle comprising a compound having a composition represented by the following formula (I):

JxLyQ(100-x-y) (I)JxLyQ(100-x-y) (I)

wobeiwhere

J: ein Element aus einem der Elementensymbole F, Cl, Br und I oder einer Kombination davon darstellt;J: represents an element selected from the elements F, Cl, Br and I or a combination thereof ;

L: ein Element von einem der Elementensymbole B, C, Al, Si, P, As, Sb, Bi, Se, Te, Ti, V, Cr, Mn, Ga, Ge, Zr, Nb und Mo oder einer Kombination davon darstellt;L: an element of one of the element symbols B, C, Al, Si, P, As, Sb, Bi, Se, Te, Ti, V, Cr, Mn, Ga, Ge, Zr, Nb and Mo or a combination thereof;

Q: eines von Fe, Ni oder Co oder einer Kombination davon ist;Q: is one of Fe, Ni or Co or a combination thereof;

x: ein Wert zwischen 3-80 ist; undx: is a value between 3-80; and

y: ein Wert ist, der folgende Gleichung (II) erfüllt:y: is a value that satisfies the following equation (II):

3 ≤ x + y ≤ 80 (II)3 ≤ x + y ≤ 80 (II)

Der dünne Film zeigt vorzugsweise sowohl Transparenz als auch quermagnetische Anisotropie. Er ist nämlich ein vorzugsweise ein quermagnetischer dünner transparenter Film (dieser vorzugsweise dünne Film wird im folgenden "quermagnetischer dünner transparenter Film" genannt).The thin film preferably exhibits both transparency and transverse magnetic anisotropy. Namely, it is a preferably transverse magnetic thin transparent film (this preferably thin film is hereinafter referred to as a "transverse magnetic thin transparent film").

Gemäß einem weiteren Aspekt dieser Erfindung wird auch ein Verfahren zu der Herstellung eines Halogen enthaltenden dünnen Films zur Verfügung gestellt, der einen großen Kerr-Rotationswinkel aufweist und aus einer Verbindung der oben beschriebenen Zusammensetzungen zusammengestellt ist, welches das Reagieren eines Halogens oder eines Halogen enthaltenden Gases, welches als ein Ergebnis der Entmischung einer Halogenzusammensetzung entsteht, mit einem Metallplasma oder Halogen enthaltenden Metallplasma enthält und es der resultierenden Mischung ermöglicht, sich als dünner Film auf einem Substrat abzuscheiden.According to a further aspect of this invention, there is also provided a method for producing a halogen-containing thin film having a large Kerr rotation angle and composed of a combination of the compositions described above, which comprises reacting a halogen or a halogen-containing gas resulting as a result of the segregation of a halogen composition with a metal plasma or halogen-containing metal plasma and allowing the resulting mixture to deposit as a thin film on a substrate.

Die vorliegende Erfindung hat mehrere Vorteile mit sich gebracht, einschließlich der nachfolgenden repräsentativen Vorteile:The present invention has provided several advantages, including the following representative advantages:

(1) Der Halogen enthaltende dünne transparente Film nach dieser Erfindung weist einen großen Kerr-Rotationswinkel (RK) von 0,5º bei einem F-Anteil von 50 at.-% (Atom-%) in dem Wellenlängenbereich des HeNe-Lasers auf. Bei 700 bis 800 nm steigt RK auf 0,7º an. Er kann deshalb passend für magneto-optische Aufzeichnungsmedien benutzt werden, welche von dem magneto-optischen Kerr-Effekt Gebrauch machen.(1) The halogen-containing thin transparent film of this invention has a large Kerr rotation angle (RK) of 0.5° at an F content of 50 at% (atomic %) in the wavelength range of the HeNe laser. At 700 to 800 nm, RK increases to 0.7°. It can therefore be suitably used for magneto-optical recording media that make use of the magneto-optical Kerr effect.

(2) Der Halogen enthaltende dünne transparente Film nach dieser Erfindung enthält chemische Bindungen, die keine Peak-Verschiebungen im Hinblick auf die Lα und Lβ-Linie in seinem Röntgenemissionsspektrum verursachen, selbst wenn er einen hohen Halogengehalt aufweist. Er weist folglich Ferromagnetismus und optische Transparenz auf.(2) The halogen-containing thin transparent film of this invention contains chemical bonds which do not cause peak shifts with respect to the Lα and Lβ lines in its X-ray emission spectrum even if it has a high halogen content. It therefore exhibits ferromagnetism and optical transparency.

(3) Die Hysterese der RK-H-Kurve des quermagnetischen dünnen transparenten Films nach dieser Erfindung hat eine für quermagnetische Filme typische Kurve vor zuweisen. Obwohl der quermagnetische dünne transparente Film selbst als ein magneto-optisches Aufzeichnungsmaterial dienen kann, kann er mit einem anderen quermagnetischen Film, wie etwa einem TbFeCo-Film, kombiniert werden, so daß infolge des Vorsehens der Verstärkung und der kombinierten Faraday-Rotation ein noch größerer Kerr-Rotationswinkel erhalten werden kann. Das so kombinierte Material ist als magneto-optisches Plattenspeichermedium sehr nützlich.(3) The hysteresis of the RK-H curve of the transverse magnetic thin transparent film according to this invention has a typical curve for transverse magnetic films. Although the transverse magnetic thin transparent film itself can serve as a magneto-optical recording material, it can be combined with another transverse magnetic film such as a TbFeCo film so that a still larger Kerr rotation angle can be obtained due to the provision of the amplification and the combined Faraday rotation. The thus combined material is very useful as a magneto-optical disk recording medium.

(4) Der Halogen enthaltende dünne transparente Film kann durch das Herstellungsverfahren nach dieser Erfindung in irgendeiner der amorphen, kristallinen oder metastabilen Formen erhalten werden. Es ist ebenso möglich, den Grad der erwünschten chemischen Bindungen je nach Wunsch zu steuern. Es ist auch machbar, die Anteile von J und L in den Zusammensetzungen nach der obigen Formel (I) wie gewünscht zu wechseln, so daß der Halogen enthaltende dünne transparente Film mit einem erwünschten großen Rotationswinkel erhalten wird.(4) The halogen-containing transparent thin film can be obtained by the production process of this invention in any of amorphous, crystalline or metastable forms. It is also possible to control the degree of desired chemical bonds as desired. It is also feasible to change the proportions of J and L in the compositions of the above formula (I) as desired so that the halogen-containing transparent thin film having a desired large rotation angle is obtained.

(5) Gemäß dem Herstellungsverfahren nach dieser Erfindung wird ein hochreaktives Halogengas nicht direkt in eine Herstellungsvorrichtung eingeführt. Die Materialien der Herstellungsvorrichtung werden deshalb nicht korrodiert. Dieses hält Verunreinigungen davon ab, sich mit dem dünnen Film, der abgeschieden werden soll, zu durchmischen.(5) According to the manufacturing method of this invention, a highly reactive halogen gas is not directly introduced into a manufacturing apparatus. The materials of the manufacturing apparatus are therefore not corroded. This prevents impurities from mixing with the thin film to be deposited.

Die obigen und andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung und den beigefügten Ansprüchen in Verbindung mit den anliegenden Zeichnungen ersichtlich, in welchen:The above and other objects, features and advantages of the present invention will become apparent from the following description and appended claims taken in conjunction with the accompanying drawings in which:

Fig. 1 das Profil von weichen Röntgenstrahlspektren von Filmen von Fe und Fe-Fn-Verbindungen (n: 2, 3) bzw. denen von erfindungsgemäßen Filmen mit großem Kerr-Rotationswinkel zeigt;Fig. 1 shows the profile of soft X-ray spectra of films of Fe and Fe-Fn compounds (n: 2, 3) or those of films of the invention with a large Kerr rotation angle;

Fig. 2 ein Graph ist, der die Position des Peaks von Lα und Lβ von Eisen, die Peak-Höhenverhältnisse von Lα/Lβ und die Halbwertsbreiten des Lα in den Röntgenspektren der erfindungsgemäßen Filme, die große Kerr-Rotationswinkel aufweisen, die im Vergleich mit den Fe-, FeF&sub2;-Verbindungen und FeF&sub3;-Verbindungen zeigt;Fig. 2 is a graph showing the peak position of Lα and Lβ of iron, the peak height ratios of Lα/Lβ and the half widths of Lα in the X-ray spectra of the films of the present invention having large Kerr rotation angles, in comparison with the Fe, FeF2 compounds and FeF3 compounds;

Fig. 3 graphisch die Fe-Abhängigkeit der Sättigungsmagnetisierung Ms eines Fe-B-F-Filmes und die des mittleren magnetischen Moments uFe (uB pro Eisenatom) zeigt;Fig. 3 graphically shows the Fe dependence of the saturation magnetization Ms of a Fe-B-F film and that of the average magnetic moment uFe (uB per iron atom);

Fig. 4 graphisch die Wellenlängenabhängigkeit des Kerr-Rotationswinkels RK von einem Fe-B-F-Film und die magnetische Feldabhängigkeit des Kerr-Rotationswinkels RK von Fe44,0B3,6F52,4 im He-Ne-Laser darstellt;Fig. 4 graphically shows the wavelength dependence of the Kerr rotation angle RK of a Fe-B-F film and the magnetic field dependence of the Kerr rotation angle RK of Fe44.0B3.6F52.4 in the He-Ne laser;

Fig. 5 die M-H-Hysteresekurve eines transparenten und quermagnetischen Fe&sub4;&sub0;F&sub6;&sub0;-Filmes darstellt;Fig. 5 shows the M-H hysteresis curve of a transparent and transversely magnetic Fe40F60 film;

Fig. 6 eine vereinfachte schematische Ansicht einer Hochfrequenz-gleichspannungs(DC,Rf)-Sputtervorrichtung mit gegenüberliegenden Targets ist, die in den Beispielen nach dieser Erfindung eingesetzt ist;Fig. 6 is a simplified schematic view of an opposing target radio frequency direct current (DC, Rf) sputtering apparatus used in the examples of this invention;

Fig. 7 ein Graph ist, der die Fe-Abhängigkeit des Kerr-Rotationswinkels eines gesputterten Fe-B- Filmes und eines Fe-B-F-Filmes zeigt, die beide im He-Ne-Laser unter Verwendung von Fe&sub9;&sub0;B&sub1;&sub0; hergestellt sind;Fig. 7 is a graph showing the Fe dependence of the Kerr rotation angle of a sputtered Fe-B film and a Fe-B-F film, both prepared in the He-Ne laser using Fe90B10;

Fig. 8 eine RK-H-Hysteresekurve in einem transparenten und quermagnetischen Film aus Fe&sub4;&sub0;F&sub6;&sub0; im He-Ne- Laser darstellt;Fig. 8 shows an RK-H hysteresis curve in a transparent and perpendicular magnetic film of Fe40F60 in the He-Ne laser;

Fig. 9 eine Draufsicht auf eine Platte ist, die aus Glas oder einem Harz hergestellt ist;Fig. 9 is a plan view of a plate made of glass or a resin;

Fig. 10 eine RK-H-Hysteresekurve eines quermagnetischen TbFeCo-Filmes zeigt;Fig. 10 shows an RK-H hysteresis curve of a perpendicular magnetic TbFeCo film;

Fig. 11 eine RK-H-Hysteresekurve eines quermagnetischen Filmes aus Fe&sub4;&sub0;F&sub6;&sub0; + TbFeCo darstellt;Fig. 11 shows an RK-H hysteresis curve of a perpendicular magnetic film of Fe40F60 + TbFeCo;

Fig. 12 schematisch ein System darstellt, das Gebrauch von einem Medium nach dieser Erfindung macht, welches das Aufzeichnen durch einen quermagnetischen Aufzeichnungskopf und das Abtasten durch einen optischen Kopf ermöglicht;Fig. 12 schematically illustrates a system making use of a medium according to this invention, which enables recording by a perpendicular magnetic recording head and scanning by an optical head;

Fig. 13 eine RK-H-Hysteresekurve eines Fe-F-Filmes gegenüber der optischen Transmission eines He-Ne- Lasers und die magnetische Feldabhängigkeit der Magnetisierung zeigt; undFig. 13 an RK-H hysteresis curve of a Fe-F film versus the optical transmission of a He-Ne Laser and the magnetic field dependence of the magnetization; and

Fig. 14 die magnetischen Charakteristiken eines Ni-F- Filmes und seine RK-H-Hysteresekurve zeigt.Fig. 14 shows the magnetic characteristics of a Ni-F film and its RK-H hysteresis curve.

Die vorliegende Erfindung wird nun im einzelnen nachfolgend beschrieben.The present invention will now be described in detail below.

Der obige Halogen enthaltende dünne transparente Film und der quermagnetische dünne transparente Film können verschiedene kristalline Strukturen aufweisen. Sie können nämlich einen amorphen, kristallinen oder metastabilen Zustand einnehmen. Da ihre zwischenatomaren Bindungen im wesentlichen keinen Einfluß auf das 3d Orbital haben, nehmen sie keinen großen Einfluß auf die magnetischen Charakteristiken des transparenten Filmes. Die obigen dünnen Filme zeigen deshalb metallische und ferromagnetische Eigenschaften und diese Filme weisen durch das Halogenelement oder die Halogenelemente, die Lichttransparenz aufweisen, Transparenz auf. Infolge ihrer metallischen Natur können sie ein großes Reflexionsvermögen ergeben. Durch die Hinzufügung von Rotationen von lichtablenkenden Winkeln sowohl an der Oberfläche der Filme als auch innerhalb der Filme zeigen sie durch Reflexion große Kerr-Rotationswinkel.The above halogen-containing thin transparent film and the perpendicular magnetic thin transparent film can have various crystalline structures. Namely, they can take an amorphous, crystalline or metastable state. Since their interatomic bonds have essentially no influence on the 3d orbital, they do not exert much influence on the magnetic characteristics of the transparent film. The above thin films therefore exhibit metallic and ferromagnetic properties and these films exhibit transparency by the halogen element or elements which exhibit light transparency. Due to their metallic nature, they can give a large reflectivity. By adding rotations of light-deflecting angles both on the surface of the films and within the films, they exhibit large Kerr rotation angles by reflection.

Die obigen Filme, die die großen Kerr-Rotationswinkel aufweisen, sind als optische Modulatoren anwendbar, die von dem magneto-optischen Kerr-Effekt in magneto-optischen und in integrierten optischen Schaltungen, wie z. B. optischen Schaltern, optischen Isolatoren und Zirkulatoren, Gebrauch machen. In magneto-optischen Plattenspeichern, die Gebrauch von dem magneto-optischen Kerr-Effekt machen, können die Kerr-Rotationswinkel weiter durch Verwendung einer vielschichtigen Struktur vergrößert werden, welche sowohl den magneto-optischen Kerr-Effekt als auch den Faraday-Effekt in Kombination zeigt. Im Hinblick auf diese weitreichende Anwendbarkeit sind sie für die gegenwärtigen und zukünftigen optischen Technologien nicht wegzudenken.The above films having the large Kerr rotation angles are applicable as optical modulators utilizing the magneto-optical Kerr effect in magneto-optical and optical integrated circuits such as optical switches, optical isolators and circulators. In magneto-optical disk storage devices utilizing the magneto-optical Kerr effect, the Kerr rotation angles can be further increased by using a multilayer structure utilizing both the magneto-optical Kerr effect and the Faraday effect. in combination. In view of this wide-ranging applicability, they are indispensable for current and future optical technologies.

Als charakteristische Eigenschaften des Halogen enthaltenden dünnen transparenten Films nach dieser Erfindung können die nachfolgenden Eigenschaften aufgezeigt werden.As characteristic properties of the halogen-containing thin transparent film according to this invention, the following properties can be shown.

a) Seine chemischen Bindungen bewirken keine wesentlichen chemischen Verschiebungen der Lα-Spektrallinie in einem weichen Röntgenemissionsspektrum, auch wenn das Element F zu 50 at.% oder ähnlich enthalten ist.a) Its chemical bonds do not cause significant chemical shifts of the Lα spectral line in a soft X-ray emission spectrum, even if the element F is present at 50 at.% or similar.

b) Demnach kann er eine große Magnetisierung erzeugen. Als ein Material, das dazu in der Lage ist, optische Transparenz zu zeigen, ist seine Magnetisierung zumindest 60 emu/g bei einem F-Anteil von ungefähr 50 at.%. Das mittlere magnetische Moment uB pro Fe-Atom ist ungefähr 1 uB.b) Therefore, it can generate a large magnetization. As a material capable of exhibiting optical transparency, its magnetization is at least 60 emu/g with an F content of about 50 at.%. The average magnetic moment uB per Fe atom is about 1 uB.

c) Der Kerr-Rotationswinkel wächst proportional zu dem Anteil von F an. Bei einem F-Anteil von 50 at.% zeigt sich im Wellenlängenbereich eines He-Ne-Lasers ein Rotationswinkel von 0,5º. Ein Rotationswinkel von 0,7º zeigt sich bei 700 bis 800 nm.c) The Kerr rotation angle increases proportionally to the proportion of F. With an F proportion of 50 at.%, a rotation angle of 0.5º is observed in the wavelength range of a He-Ne laser. A rotation angle of 0.7º is observed at 700 to 800 nm.

Der quermagnetische dünne transparente Film nach dieser Erfindung weist die folgende Eigenschaft d) zusätzlich zu den oben beschriebenen Eigenschaften a) bis c) auf.The transverse magnetic thin transparent film according to this invention has the following property d) in addition to the properties a) to c) described above.

d) Ein Film, der eine quermagnetische Anisotropie aufweist, kann durch Festlegen seiner Herstellungsbedingungen gebildet werden, d. h. des Enddrucks des Vorvakuums, des Argon-Partialdrucks, der Sputtertemperatur und der Sputterleistung.d) A film exhibiting transverse magnetic anisotropy can be formed by specifying its preparation conditions, i.e., the final pre-vacuum pressure, the argon partial pressure, the sputtering temperature and the sputtering power.

Die obigen Eigenschaften a)-d) werden im folgenden in weiteren Einzelheiten beschrieben.The above properties a)-d) are described in further detail below.

a) Halogenatome reagieren mit einigen Metallen und reagieren auch mit vielen Nichtmetallen. Von solchen Halogenatomen ist F das reaktivste. Die Reaktivität sinkt, wenn die Atomzahl anwächst. Diese hohe Reaktivität des Elements F ist der niedrigen Energie einer F-F-Bindung seiner extrem starken Oxidationsenergie und seiner hohen Elektronegativität zuzuschreiben.a) Halogen atoms react with some metals and also react with many non-metals. Of such halogen atoms, F is the most reactive. The reactivity decreases as the number of atoms increases. This high reactivity of the element F is due to the low energy of an F-F bond, its extremely strong oxidation energy and its high electronegativity.

Wegen dieser heftigen Reaktivität sind Halogengase bei verschiedenen Anteilen in Metallen nicht enthalten. Sie sind in erster Linie als reaktive Gase bei der Trockenätztechnik oder als Trägergas in dem chemischen Vakuum-Dampfablagerungsverfahren benutzt worden.Because of this violent reactivity, halogen gases are not present in metals in various proportions. They have been used primarily as reactive gases in the dry etching technique or as carrier gas in the chemical vacuum vapor deposition process.

Bei der chemischen Bindung mit einem Metall wird ein Halogenelement in einem Kristall mit optischer Transparenz umgewandelt. Es ist jedoch die allgemeine Charakteristik von Halogenverbindungen, wie beispielsweise FeF&sub2; und FeF&sub3;, die in Fig. 1 gezeigt sind, daß eine beachtliche Lα Linienverschiebung zusammen mit einem Anwachsen der Linienbreite zu beobachten ist, wobei eine signifikante Beeinflussung des 3d-Niveaus des Elektronenzustandes von Fe bewirkt wird, und Antiferromagnetismus oder parasitärer Ferromagnetismus gezeigt wird.Upon chemical bonding with a metal, a halogen element is transformed into a crystal with optical transparency. However, it is the general characteristic of halogen compounds such as FeF2 and FeF3 shown in Fig. 1 that a considerable Lα line shift is observed along with an increase in line width, causing a significant influence on the 3d level of the electronic state of Fe and exhibiting antiferromagnetism or parasitic ferromagnetism.

Es ist ein charakteristisches Merkmal des Herstellungsverfahrens nach dieser Erfindung, daß die Lα-Linienverschiebung klein ist. Die Profile von Lα- und Lβ-Peaks in einem weichen Röntgenemissionsspektrum von Fe in dem Halogen enthaltenden dünnen transparenten Film nach dieser Erfindung sind für verschiedene Halogengehalte in Fig. 1 gezeigt. Fig. 2 stellt die Verschiebung der Lα und der Lβ-Peaks, die Verhältnisse der Lα-Peakhöhe zu entsprechenden Lβ-Peakhöhen, nämlich Lα/Lβ (Höhenverhältnis), und die F-Gehalt-Abhängigkeit der Halbwertsbreite der Lα-Peaks im Vergleich mit den entsprechenden Daten von Fe, FeF&sub2; und FeF&sub3; dar.It is a characteristic feature of the manufacturing process of this invention that the Lα line shift is small. The profiles of Lα and Lβ peaks in a soft X-ray emission spectrum of Fe in the halogen-containing thin transparent film of this invention are shown for various halogen contents in Fig. 1. Fig. 2 shows the shift of the Lα and Lβ peaks, the ratios of the Lα peak height to corresponding Lβ peak heights, namely Lα/Lβ (height ratio), and the F content dependence of the half-width of the Lα peaks in comparison with the corresponding data of Fe, FeF₂ and FeF₃.

Wie aus der Fig. 1 und der Fig. 2 ersichtlich, zeigt der Halogen enthaltende dünne transparente Film nach dieser Erfindung, z. B. der Fe-B-F-Film die gleichen Lα und Lβ-Peakpositionen und Peakhalbwärtsbreiten wie Fe und das Höhenverhältnis von Lβ/Lα wächst an, wenn der Gehalt des Elements F größer wird. Es wird daher deutlich, daß keine Lα-Peakverschiebung auftritt, anders als bei FeF&sub2; oder FeF&sub3;. Das bedeutet, daß die chemische Bindung Fe-F zwischen den betreffenden äußersten Orbitalen gebildet wird, und daß das innere Orbital, das den magneto-optischen Effekt beträchtlich beeinflußt, nämlich das 3d-Orbital, nicht beeinflußt wird. Der Halogen enthaltende dünne transparente Film nach dieser Erfindung ist deshalb ferromagnetisch und zeigt infolge beispielsweise der Wirkung des magnetischen Moments des Elektrons auf das Orbital des 3d-Niveaus einen großen magneto-optischen Effekt.As is clear from Fig. 1 and Fig. 2, the halogen-containing thin transparent film according to this invention, e.g., the Fe-B-F film, shows the same Lα and Lβ peak positions and peak half-widths as Fe, and the height ratio of Lβ/Lα increases as the content of the element F increases. It is therefore clear that no Lα peak shift occurs, unlike FeF₂ or FeF₃. This means that the chemical bond Fe-F is formed between the respective outermost orbitals, and the inner orbital which significantly influences the magneto-optical effect, namely, the 3d orbital, is not influenced. The halogen-containing thin transparent film according to this invention is therefore ferromagnetic and exhibits a large magneto-optical effect due to, for example, the effect of the magnetic moment of the electron on the orbital of the 3d level.

b) Fig. 3 zeigt die Fe-Abhängigkeit der Sättigungsmagnetisierung Ms von dem Fe-B-F-Film und die des mittleren magnetischen Moments uFe(uB pro Eisenatom). Infolge der Existenz eines solchen Elektronenzustands wie oben in a) beschrieben, werden selbst bei einem F-Gehalt von ungefähr 50 at.% gute optische Transparenz und hohe magnetische Charakteristiken gezeigt.b) Fig. 3 shows the Fe dependence of the saturation magnetization Ms of the Fe-B-F film and that of the average magnetic moment uFe(uB per iron atom). Due to the existence of such an electronic state as described in a) above, good optical transparency and high magnetic characteristics are exhibited even at an F content of about 50 at.%.

Das Element F ist ein amorph ausbildendes Element, bei dem keine großen Veränderungen im Hinblick auf die Curie-Temperatur und die Kristallisationstemperatur stattfinden, sogar wenn der F-Gehalt anwächst.The element F is an amorphous element, in which no major changes occur in terms of the Curie temperature and the crystallization temperature, even when the F content increases.

Jedoch wird die Sättigungsmagnetisierung Ms kleiner, wenn der F-Gehalt abfällt. Wenn die Fluorverbindung in der amorphen Phase zu wachsen beginnt, wird der Grad der Verringerung von Ms reduziert. uFe (bei 77 K) fällt in der amorphen Phase ab, wenn der F-Gehalt anwächst. Jedoch erreicht uFe ungefähr 1 uB, wenn eine Fluoridphase auftritt.However, the saturation magnetization Ms becomes smaller as the F content decreases. When the fluorine compound starts to grow in the amorphous phase, the degree of reduction of Ms is reduced. uFe (at 77 K) decreases in the amorphous phase as the F content increases. However, uFe reaches about 1 uB when a fluoride phase appears.

Dieses ist eine typische Wiederspiegelung der Fe-F- Bindungen.This is a typical reflection of the Fe-F bonds.

c) Infolge eines derartigen charakteristischen Elektronenzustands von Metall-Gaselementen, wie oben beschrieben, ist die Menge des reflektierten Lichtes groß, wobei der Kerr-Rotationswinkel anwächst, wenn der F-Gehalt anwächst. Bei F-Gehalten von 40-50 at.% werden große Kerr-Rotationswinkel gezeigt, nämlich RK = 0,5º bei dem Wellenlängenbereich eines He- Ne-Lasers und RK = 0,7º bei 700-800 nm.c) Due to such characteristic electronic state of metal gas elements as described above, the amount of reflected light is large, with the Kerr rotation angle increasing as the F content increases. At F contents of 40-50 at.%, large Kerr rotation angles are shown, namely RK = 0.5º at the wavelength range of a He-Ne laser and RK = 0.7º at 700-800 nm.

Fig. 4 zeigt beispielhaft die Wellenlängenabhängigkeit des Kerr-Rotationswinkels RK von Fe-B-F-Filmen. Die in Fig. 4 aufgetragenen Filme sind in der Ebene magnetisierbare Filme. Im Hinblick auf ihre Abhängigkeit vom magnetischen Feld wachsen ihre Rotationswinkel bei 633 nm an, wenn das magnetische Feld stärker wird. Je größer der Gehalt von F, desto größer ist RK·RK neigt dazu, zu längeren Wellenlängen hin weiterhin größer zu werden. Die spezielle Fe-F-Bindung und die optische Transparenz des Elements F scheinen so miteinander kombiniert zu sein, daß die resultierenden Rotationen an der Oberfläche des Films und innerhalb des Films wahrscheinlich zu der Bildung eines großen Kerr-Rotationswinkels beitragen. Im Falle von Oxiden sind Kerr-Rotationswinkel durch Reflexion ohne Reflexionsplatten üblicherweise äußerst klein. Der Film nach dieser Erfindung zeigt ohne eine Reflexionsplatte einen großen Kerr-Rotationswinkel.Fig. 4 shows an example of the wavelength dependence of the Kerr rotation angle RK of Fe-BF films. The films plotted in Fig. 4 are in-plane magnetizable films. In terms of their dependence on the magnetic field, their rotation angles at 633 nm increase as the magnetic field becomes stronger. The larger the content of F, the larger RK·RK tends to continue to increase towards longer wavelengths. The special Fe-F bond and the optical transparency of the element F seem to be combined in such a way that the resulting rotations on the surface of the film and within the film probably contribute to the formation of a large Kerr rotation angle. In the case of oxides, Kerr rotation angles by reflection without reflection plates are usually extremely small. The Film according to this invention shows a large Kerr rotation angle without a reflection plate.

d) Wendet man sich als nächstes dem quermagnetischen dünnen transparenten Film zu, so ist er ein in der Ebene magnetisierbarer Film. Er kann jedoch als ein transparenter Film, der eine quermagnetische Anisotropie zur Verfügung stellt, erhalten werden, wenn die Bedingungen für die Bildung des Films zweckmäßig gewählt worden sind. In Fig. 5 sind M-H-Hysteresekurven von Fe&sub4;&sub0;F&sub6;&sub0;-Filmen als Beispiele gezeigt. Aus den Richtungen in der Ebene und quer dazu ist in der Querrichtung klare Anisotropie gezeigt. Die vertikale magnetische Anisotropie-Energie weist einen positiven Wert auf.d) Turning next to the transverse magnetic thin transparent film, it is an in-plane magnetizable film. However, it can be obtained as a transparent film providing transverse magnetic anisotropy if the conditions for forming the film are appropriately selected. In Fig. 5, M-H hysteresis curves of Fe40F60 films are shown as examples. From the in-plane and transverse directions, clear anisotropy is shown in the transverse direction. The vertical magnetic anisotropy energy has a positive value.

Das Verfahren zur Herstellung des Halogen enthaltenden dünnen transparenten Films nach dieser Erfindung macht von einem reaktiven Film-Bildungsverfahren Gebrauch. Dieses Verfahren wird in einem Zustand ausgeführt, in welchem zumindest eine der Komponenten einer in der Form eines dünnen Films zu bildenden Verbindung in einer Gasphase erhalten ist.The method for producing the halogen-containing thin transparent film according to this invention makes use of a reactive film forming method. This method is carried out in a state in which at least one of the components of a compound to be formed in the form of a thin film is maintained in a gas phase.

Eine reaktive Hochfrequenz-Gleichspannungs(Rf,DC)-Sputter- Vorrichtung kann beispielsweise als Herstellungsvorrichtung benutzt werden. Dieses reaktive Sputtern umfaßt sowohl physikalisches Sputtern als auch chemisches Sputtern. Auf einem Substrat wird ein dünner Film bei einer niedrigen Temperatur und in einem Zustand, bei dem die Aufprallenergie auf das Substrat niedrig ist, gebildet. Wegen des reaktiven Sputterns ist es möglich, den Gaspartialdruck und die Leistungsabgabe auf das Target zu variieren, so daß optisch transparente Filme in verschiedenen Strukturen, nämlich der amorphen, der kristallinen und der metastabilen Form, erhalten werden können. Es ist auch möglich, den Grad der chemischen Bindungen (Ionisationsgrad) in verschiedenen Niveaus festzulegen.A reactive radio frequency direct current (Rf, DC) sputtering device can be used as a manufacturing device, for example. This reactive sputtering includes both physical sputtering and chemical sputtering. A thin film is formed on a substrate at a low temperature and in a state where the impact energy on the substrate is low. Due to the reactive sputtering, it is possible to vary the gas partial pressure and the power output to the target, so that optically transparent films in various structures, namely the amorphous, the crystalline and the metastable form, can be obtained. It is also possible to determine the degree of chemical bonds (ionization degree) at different levels.

Eine Halogenverbindung wird bei dem Herstellungsverfahren nach dieser Erfindung aufgelöst, wobei ein Halogengas und sein Verbindungsgas als reaktive Gase hergestellt werden. Diese Halogengase reagieren dann mit einem Metallplasma, welches die gleiche Art von Halogengasen enthalten kann, so daß es der resultierenden Verbindung möglich ist, sich als ein dünner Film auf dem Substrat abzulagern. Dieses Verfahren hat die Vorteile, daß die Gefahr des Einführens eines hochreaktiven Halogengases durch ein Rohrleitungssystem vermieden wird und auch der Einbau von Verunreinigungen verhindert wird.A halogen compound is dissolved in the manufacturing process of this invention, whereby a halogen gas and its compound gas are produced as reactive gases. These halogen gases then react with a metal plasma, which may contain the same type of halogen gases, allowing the resulting compound to deposit as a thin film on the substrate. This process has the advantages of avoiding the risk of introducing a highly reactive halogen gas through a piping system and also preventing the incorporation of contaminants.

Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend im einzelnen durch die folgenden Beispiel beschrieben.The present invention is described in more detail below by the following examples.

Beispiel 1example 1

Eine DC,Rf-Sputtervorrichtung mit gegenüberliegenden Targets, wie in Fig. 6 gezeigt, wurde verwendet. Fe&sub9;&sub0;B&sub1;&sub0; (at.%) wurde an gegenüberliegende DC-Targets 1 angelegt, welche mit Wasser gekühlt wurden.A DC,Rf sputtering apparatus with opposing targets as shown in Fig. 6 was used. Fe90B10 (at.%) was applied to opposing DC targets 1, which were cooled with water.

Ein Rf-Target 2 ist durch Preßherstellung einer Halogenverbindung, FeF&sub3;&sub1; hergestellt worden. Nachdem das Innere eines Vakuumbehälters auf 3,99 bis 6,65·10&supmin;&sup7; mbar (3 bis 5·10&supmin;&sup7; Torr) abgepumpt worden ist, wird Ar-Gas eingeleitet, um den inneren Druck des Vakuumbehälters auf 1,33·10&supmin;² mbar (1·10&supmin;² Torr) anzuheben. Außerdem sind eine DC-Energieversorgung 4, ein Substrat 5, eine Zuführöffnung 6 für das Argongas, eine Pumpöffnung 7, ein wassergekühlter Substrathalter 8, eine Rf-Energieversorgung 9 und ein Anpassungsschaltkreis 10 dargestellt.An Rf target 2 is made by press-making a halogen compound, FeF₃₁. After the inside of a vacuum vessel is evacuated to 3.99 to 6.65·10⁻⁷ mbar (3 to 5·10⁻⁷ Torr), Ar gas is introduced to raise the internal pressure of the vacuum vessel to 1.33·10⁻² mbar (1·10⁻² Torr). Also shown are a DC power supply 4, a substrate 5, an argon gas supply port 6, a pump port 7, a water-cooled substrate holder 8, an Rf power supply 9, and a matching circuit 10.

Indem die Rf-Ausgangsleistung für die Herstellung des Halogengases auf beispielsweise 300 W eingestellt wurde und die DC-Ausgangsleistung der gegenüberliegenden DC-Fe&sub9;&sub0;B&sub1;&sub0;- Targets 1 geändert wurde, war es mit Leichtigkeit möglich, den Gehalt von B und F in einem optisch transparenten Film zu variieren, der auf dem Substrat 5 gebildet werden sollte. Ihre kristallinen Strukturen waren bei F-Gehalten von 25 at.% und darunter amorph, während bei F-Gehalten oberhalb von 25 at.% Peaks entsprechend der Röntgenstrahlbeugung von Fluoridkristallen erschienen.By setting the Rf output for the production of the halogen gas to, for example, 300 W and changing the DC output of the opposing DC-Fe90B10 targets 1, it was possible to easily vary the content of B and F in an optically transparent film to be formed on the substrate 5. Their crystalline structures were amorphous at F contents of 25 at.% and below, while at F contents above 25 at.% peaks corresponding to the X-ray diffraction of fluoride crystals appeared.

Fig. 7 zeigt die Fe-Abhängigkeit des Kerr-Rotationswinkels von gesputterten Fe-B-Filmen und die des Kerr-Rotationswinkels von Fe-B-F-Filmen, die aus Fe&sub9;&sub0;B&sub1;&sub0; hergestellt sind, beide im He-Ne-Laser. Bei ungefähr 50 at.% Fe wurde ein RK von 0,5º gezeigt.Fig. 7 shows the Fe dependence of the Kerr rotation angle of sputtered Fe-B films and that of the Kerr rotation angle of Fe-B-F films made from Fe90B10, both in the He-Ne laser. At about 50 at.% Fe, an RK of 0.5° was shown.

Der Wert von RK kann verbessert werden, indem Co und/oder eines oder mehrere der Elemente, die in den Ansprüchen wiedergegeben sind, in dem Fe-B-F-Film einbezogen werden.The value of RK can be improved by including Co and/or one or more of the elements recited in the claims in the Fe-B-F film.

Beispiel 2Example 2

Wurde eine solche Sputtervorrichtung, wie in Fig. 6 dargestellt, verwendet, so wurde der wassergekühlte Substrathalter 8 um 180º gedreht, so daß das Substrat 5 zu der Seite des Rf-Targets 2 ausgerichtet war.When such a sputtering device as shown in Fig. 6 was used, the water-cooled substrate holder 8 was rotated by 180° so that the substrate 5 was aligned with the side of the Rf target 2.

Das Rf-Target 2 wurde durch Preßherstellung der Halogenverbindung, beispielsweise FeF&sub3;, hergestellt. Nachdem das Innere des Vakuumbehälters auf 3,99 bis 6,65·10&supmin;&sup7; mbar (3 bis 5·10&supmin;&sup7; Torr) abgepumpt war, wurde Ar-Gas eingeleitet, um den inneren Druck des Vakuumbehälters auf 6,65·10&supmin;³ mbar (5·10&supmin;³ Torr) anzuheben.The Rf target 2 was prepared by press-making the halogen compound, for example, FeF₃. After the inside of the vacuum vessel was evacuated to 3.99 to 6.65·10⁻⁷ mbar (3 to 5·10⁻⁷ Torr), Ar gas was introduced to raise the internal pressure of the vacuum vessel to 6.65·10⁻³ mbar (5·10⁻³ Torr).

Indem die Rf-Ausgangsleistung des durch Pressung hergestellten FeF&sub3;-Targets auf beispielsweise 250 W gesetzt wurde, wurde es einem gesputterten Film ermöglicht, sich auf dem Substrat 5 abzulagern. Die magnetischen Charakteristiken eines so erhaltenen gesputterten Films wurden durch VSM (Vibrationsmagnetometer) gemessen. Im Ergebnis wurde ein Film erhalten, der quermagnetische Anisotropie aufweist, nämlich eine große magnetische Anisotropie in einer Richtung senkrecht zu der Ebene des Filmes, wie beispielsweise in Fig. 5 dargestellt. Zusätzlich wurde die magnetische Feldabhängigkeit des Kerr-Rotationswinkels über die Reflexion durch den Fe-F-Film bestimmt. Eine RK-H-Hysteresekurve, wie in Fig. 8 gezeigt, wurde erhalten. Der Wert von RK wurde mit 0,320 mit einem He-Ne-Laser gemessen. Dieser Wert verbesserte sich weiter auf der Seite zu längeren Wellenlängen. Er wurde auch verbessert, wenn eine reflektive Platte angelegt wurde.By setting the Rf output power of the FeF₃ target produced by pressing to, for example, 250 W was allowed to deposit on the substrate 5. The magnetic characteristics of a sputtered film thus obtained were measured by VSM (Vibration Magnetometer). As a result, a film having transverse magnetic anisotropy, namely, a large magnetic anisotropy in a direction perpendicular to the plane of the film, was obtained, for example, as shown in Fig. 5. In addition, the magnetic field dependence of the Kerr rotation angle via reflection by the Fe-F film was determined. An RK-H hysteresis curve as shown in Fig. 8 was obtained. The value of RK was measured to be 0.320 with a He-Ne laser. This value further improved on the longer wavelength side. It was also improved when a reflective plate was applied.

Der Faraday-Rotationswinkel eines Fe-F-Films über die Transmission eines He-Ne-Lasers und die magnetische Feldabhängigkeit der Magnetisierung wurden anschließend bestimmt. Eine RK-H-Hysteresekurve wurde, wie in Fig. 13 gezeigt, erhalten. Der Faraday-Koeffizient wurde mit 2,2·10&sup4; Grad/cm herausgefunden. Die Gestalt der RF-H- Hysteresekurve war der der M-H-Kurve von M ähnlich, welche oberhalb der RF-H-Hysterese in derselben Figur gezeigt ist. Eine RK-H-Hysteresekurve wurde ebenfalls mit einer reflektiven Platte erhalten. Der Wert von RK in einem magnetischen Feld von 557,04 kA/m (7 kOe) betrug 2,20º.The Faraday rotation angle of a Fe-F film via the transmission of a He-Ne laser and the magnetic field dependence of the magnetization were then determined. An RK-H hysteresis curve was obtained as shown in Fig. 13. The Faraday coefficient was found to be 2.2 104 deg/cm. The shape of the RF-H hysteresis curve was similar to that of the M-H curve of M, which is shown above the RF-H hysteresis in the same figure. An RK-H hysteresis curve was also obtained using a reflective plate. The value of RK in a magnetic field of 557.04 kA/m (7 kOe) was 2.20°.

Die quermagnetische Anisotropieenergie und RK können durch das Einbeziehen eines oder mehrerer Elemente, wie Co und anderen, welche in den Ansprüchen wiedergegeben sind, in dem Fe-F-Film verbessert werden.The transverse magnetic anisotropy energy and RK can be improved by incorporating one or more elements such as Co and others recited in the claims in the Fe-F film.

Beispiel 3Example 3

In der gleichen Weise wie in Beispiel 2 wurde NiF&sub2; durch Preßherstellung als eine beispielhafte Halogenverbindung für das Rf-Target 2 zur Verfügung gestellt. Nachdem das Innere des Vakuumbehälters 3 auf 6,65·10&supmin;&sup7; mbar (5·10&supmin;&sup7; Torr) abgepumpt war, wurde Ar-Gas eingeleitet, um den inneren Druck des Behälters auf 6,65·10&supmin;³ mbar (5·10&supmin;³ Torr) festzulegen.In the same manner as in Example 2, NiF2 was provided by press-making as an exemplary halogen compound for the Rf target 2. After the inside of the vacuum vessel 3 was evacuated to 6.65·10⁻⁷ mbar (5·10⁻⁷ Torr), Ar gas was introduced to set the inside pressure of the vessel to 6.65·10⁻³ mbar (5·10⁻³ Torr).

Während die Rf-Ausgangsleistung des durch Pressen hergestellten NiF&sub2;-Pulvertargets auf beispielsweise 250 W gehalten wurde, wurde es einem gesputterten Film ermöglicht, sich auf dem Substrat 5 abzulagern. Die magnetischen Charakteristiken und der Faraday-Rotationswinkel des resultierenden gesputterten Films wurden gemessen. Es wurde ein quermagnetischer Film erhalten, welcher eine positive quermagnetische Anisotropieenergie in einer senkrechten Richtung von der Fläche des Filmes aufwies, wie in Fig. 14 dargestellt. Zusätzlich wurde die magnetische Feldabhängigkeit des Faraday-Rotationswinkels des Ni-F-Filmes mit einer He-Ne-Laser-Lichtquelle bestimmt. Die magnetische Feldabhängigkeit von RF ist in dem unteren Teil von Fig. 14 gezeigt. Sie weist eine ähnliche Gestalt wie die M-H- Hysteresekurve von M , gezeigt in dem oberen Teil von Fig. 14, auf.While the Rf output of the NiF2 powder target prepared by pressing was kept at, for example, 250 W, a sputtered film was allowed to deposit on the substrate 5. The magnetic characteristics and Faraday rotation angle of the resulting sputtered film were measured. A perpendicular magnetic film was obtained which had a positive perpendicular magnetic anisotropy energy in a direction perpendicular to the surface of the film, as shown in Fig. 14. In addition, the magnetic field dependence of the Faraday rotation angle of the Ni-F film was determined with a He-Ne laser light source. The magnetic field dependence of RF is shown in the lower part of Fig. 14. It has a similar shape to the M-H hysteresis curve of M shown in the upper part of Fig. 14.

Eine reflektierende Platte wurde an den Ni-F-Film angelegt und der Kerr-Rotationswinkel wurde gemessen. Er wurde als 1,210 mit einem He-Ne-Laser ermittelt. Der Kerr-Rotationswinkel wurde als 0,7º bei H = 0 ermittelt.A reflective plate was placed on the Ni-F film and the Kerr rotation angle was measured. It was found to be 1.210 using a He-Ne laser. The Kerr rotation angle was found to be 0.7º at H = 0.

Die quermagnetische Anisotropieenergie und RK können durch den Einbau von einem oder mehreren von Fe, Co oder anderen Elementen, welche in den Ansprüchen wiedergegeben sind, in dem Ni-F-Film verbessert werden.The transverse magnetic anisotropy energy and RK can be improved by incorporating one or more of Fe, Co or other elements recited in the claims in the Ni-F film.

Als Beispiele sind in der folgenden Tabelle Zusammensetzungen von dünnen Filmproben gezeigt, welche Halogenelemente enthalten, die unter die Zusammensetzungen fallen, die unter den im Anspruch 1 wiedergegebenen Zusammensetzungen sind, die optische Transparenz und eine quermagnetische Anisotropie zeigen und einen großen Kerr-Rotationswinkel aufweisen, zusammen mit ihren Kerr-Rotationswinkeln. Tabelle Beispiel Zusammensetzung, at.% Kerr-Rotationswinkel, GradAs examples, compositions of thin film samples containing halogen elements falling within the compositions recited in claim 1, exhibiting optical transparency and a perpendicular magnetic anisotropy, and having a large Kerr rotation angle are shown in the following table, together with their Kerr rotation angles. Table Example Composition, at.% Kerr rotation angle, degrees

Beispiel 13Example 13

Unter Verwendung der Sputtervorrichtung, die in Fig. 6 gezeigt ist, wurde eine Glas- oder Harzscheibe von 200 mm·35 mm·1,2 mm Dicke, gezeigt in Fig. 9, auf den wassergekühlten Substrathalter 8 gesetzt. Die Scheibe wurde mit 20 bis 200 Umdrehungen pro Minute von außerhalb des Vakuumbehälters 3 gedreht. FeF&sub3;-Pulver enthaltende feine, teilchenförmige Metalle, wie Co, Bi und Te, wurden beispielsweise auf der Rf-Elektrode angeordnet, so daß bewirkt wurde, daß sich ein optisch transparenter und quermagnetischer Film mit 50 nm (500 Å) auf der Glasplatte ablagerte. Danach wurde auf der Rf-Elektrode TbFeCo angeordnet, so daß es mit 150 nm (1.500 Å) auf dem Film abgelagert wurde. Eine schützende Schicht aus SiO wurde anschließend mit 10 nm (100 Å) auf dem TbFeCo-Film abgelagert.Using the sputtering apparatus shown in Fig. 6, a glass or resin disk of 200 mm x 35 mm x 1.2 mm thick shown in Fig. 9 was set on the water-cooled substrate holder 8. The disk was rotated at 20 to 200 rpm from outside the vacuum vessel 3. Fine particulate metals such as Co, Bi and Te containing FeF₃ powder, for example, were placed on the Rf electrode so as to cause an optically transparent and transversely magnetic film at 50 nm (500 Å) on the glass plate. TbFeCo was then placed on the Rf electrode so that it was deposited on the film at 150 nm (1,500 Å). A protective layer of SiO was then deposited on the TbFeCo film at 10 nm (100 Å).

Eine magneto-optische Scheibe, die in der obigen Weise hergestellt ist, weist die folgenden Charakteristiken auf.A magneto-optical disk manufactured in the above manner has the following characteristics.

Eine RK-H-Hysteresekurve eines quermagnetischen Films allein aus TbFeCo ist in Fig. 10 gezeigt. Die Hysterese von RK hat eine ähnliche Gestalt wie die Gestalt der Ms-H- Hysteresekurve, die durch VSM gemessen worden ist, wodurch angezeigt ist, daß der TbFeCo-Film ein quermagnetischer Film war. Sein Kerr-Rotationswinkel RK war im He-Ne-Laser 0,2º.An RK-H hysteresis curve of a perpendicular magnetic film made of TbFeCo alone is shown in Fig. 10. The hysteresis of RK has a similar shape to the shape of the Ms-H hysteresis curve measured by VSM, indicating that the TbFeCo film was a perpendicular magnetic film. Its Kerr rotation angle RK was 0.2° in the He-Ne laser.

Ein optisch transparenter und quermagnetischer Film von 50 nm (500 Å) gemäß dieser Erfindung wurde dann vorab auf der Scheibe zur Ablagerung gebracht, gefolgt von der Ablagerung eines TbFeCo-Films, der eine Dicke von 150 nm (1.500 Å) aufwies. Die RK-H-Hysteresekurve dieses so hergestellten Films gibt im wesentlichen die Hysterese der RK-H-Kurve von TbFeCo, wie in Fig. 11 gezeigt, wieder. Sein RK wurde innerhalb des Wellenlängenbereiches des He- Ne-Lasers mit 0,7º festgestellt. Dieser Wert wächst zu der Seite längerer Wellenlängen an. Anschließend wurde das S/N-Verhältnis der so hergestellten magneto-optischen Scheiben bestimmt. Eine LED (Wellenlänge: 800 nm) wurde als Lichtquelle verwendet. Das S/N-Verhältnis wurde mit zumindest 60 dB festgestellt.An optically transparent and perpendicular magnetic film of 50 nm (500 Å) according to this invention was then deposited on the disk in advance, followed by the deposition of a TbFeCo film having a thickness of 150 nm (1,500 Å). The RK-H hysteresis curve of this thus prepared film substantially reproduces the hysteresis of the RK-H curve of TbFeCo as shown in Fig. 11. Its RK was found to be 0.7° within the wavelength range of the He-Ne laser. This value increases toward the longer wavelength side. Then, the S/N ratio of the thus prepared magneto-optical disks was determined. An LED (wavelength: 800 nm) was used as a light source. The S/N ratio was found to be at least 60 dB.

Wie oben vorgeführt wurde, ist der optisch transparente und quermagnetische Film nach dieser Erfindung beim Verstärken des Kerr-Rotationswinkels effektiv, so daß der Wert von RK anwächst.As demonstrated above, the optically transparent and transversely magnetic film according to this invention is effective in amplifying of the Kerr rotation angle effectively, so that the value of RK increases.

Beispiel 14Example 14

Die Verwendung eines optisch transparenten und quermagnetischen Films nach dieser Erfindung als ein optisches Aufzeichnungsmedium wird als nächstes beispielhaft beschrieben.The use of an optically transparent and perpendicular magnetic film according to this invention as an optical recording medium will next be described by way of example.

Fig. 12 stellt ein System schematisch dar, das von dem Medium nach dieser Erfindung Gebrauch macht, welches das Schreiben mit einem quermagnetischen Kopf und optisches Lesen (quermagnetisches Aufzeichnungs- und magneto-optisches Lesesystem) ermöglicht. Bezugszeichen 11 kennzeichnet eine Glasscheibe oder eine Harzscheibe. Durch das Bezugszeichen 12 ist der optisch transparente und quermagnetische Film nach der Erfindung benannt. Unter Bezugszeichen 13 ist ein quermagnetischer Film eines Seltenerdelement-Fe-Co-Systems benannt. Dieser Film ist nicht in jedem Fall erforderlich. Es ist auch eine Platte 14 dargestellt, welche nicht nur als reflektive Platte dient, sondern auch als Platte zum Schmieren eines Gleitstücks eines quermagnetischen Aufzeichnungskopfes 15.Fig. 12 schematically shows a system using the medium of this invention, which enables writing with a transverse magnetic head and optical reading (transverse magnetic recording and magneto-optical reading system). Reference numeral 11 designates a glass disk or a resin disk. Reference numeral 12 designates the optically transparent and transverse magnetic film of the invention. Reference numeral 13 designates a transverse magnetic film of a rare earth element Fe-Co system. This film is not required in every case. Also shown is a plate 14, which serves not only as a reflective plate but also as a plate for lubricating a slider of a transverse magnetic recording head 15.

Das obige System wird nachfolgend im einzelnen beschrieben. Dieses System ist entwickelt worden, um die Nachteile der gegenwärtigen magneto-optischen Aufzeichnungssysteme zu vermeiden. Die optischen Scheiben 11-14 werden bei einer hohen Geschwindigkeit von 1.000 bis 1.800 Umdrehungen pro Minute (rpm) gedreht. Der quermagnetische Kopf 15 ist mit einem Abstand von ungefähr 5 nm (50 Å) von der schützenden Platte 14 beabstandet. Hochfrequentes Aufzeichnen wird in den Filmen 12, 13 als Aufzeichnungsschichten durch den Kopf 15 durchgeführt. Obwohl das Bezugszeichen 13 den quermagnetischen Film des Seltenerdelement-Fe-Co-Systems anzeigt, weist der Film 12 die gleichen Eigenschaften wie der Film 13 auf. Deshalb können Informationen zunächst in dem optisch transparenten und quermagnetischen Film 12 aufgezeichnet werden. Geschriebene magnetische Domänen sind stabiler, wenn sie in dem vielschichtigen Film aufgezeichnet sind. Die so geschriebenen magnetischen Domänen werden dann durch einen Laserstrahl ausgelesen, wie in Fig. 12 gezeigt. Das Lasersystem wird ausschließlich zum Lesen benutzt. Folglich kann die Ausgangsleistung eines Halbleiterlasers niedrig sein und die Stabilität der Laserstrahlquelle hoch. Zusätzlich wächst die Temperatur des Aufzeichnungsmediums nicht wesentlich an, weil es nicht mehr erforderlich ist, die Aufzeichnung bei der Kompensations- oder Curie-Temperatur durchzuführen. Die Stabilität des Aufzeichnungsmediums ist folglich verglichen mit den gegenwärtigen magneto-optischen Aufzeichnungssystemen signifikant verbessert worden. Da es sich um eine Aufzeichnungsmethode handelt, die nicht von thermischer Diffusion begleitet ist, können die Schreib-, Lese- und Überschreibgeschwindigkeiten gegenüber denen von gegenwärtigen harten Scheiben erhöht werden.The above system is described in detail below. This system has been developed to avoid the disadvantages of the current magneto-optical recording systems. The optical disks 11-14 are rotated at a high speed of 1,000 to 1,800 revolutions per minute (rpm). The transverse magnetic head 15 is spaced at a distance of about 5 nm (50 Å) from the protective plate 14. High frequency recording is performed in the films 12, 13 as recording layers by the head 15. Although the reference numeral 13 indicates the transverse magnetic film of the rare earth element Fe-Co system, the film 12 has the same properties as the film 13. Therefore, information can be first recorded in the optically transparent and perpendicular magnetic film 12. Written magnetic domains are more stable when recorded in the multilayer film. The thus written magnetic domains are then read out by a laser beam as shown in Fig. 12. The laser system is used exclusively for reading. Consequently, the output power of a semiconductor laser can be low and the stability of the laser beam source can be high. In addition, the temperature of the recording medium does not increase significantly because it is no longer necessary to perform recording at the compensation or Curie temperature. The stability of the recording medium has thus been significantly improved compared with the current magneto-optical recording systems. Since it is a recording method not accompanied by thermal diffusion, the writing, reading and overwriting speeds can be increased over those of current hard disks.

Es ist auch möglich, die Nachteile der quermagnetischen Aufzeichnungsmethode zu überwinden. Es ist der Nachteil des vertikalen magnetischen Aufzeichnungsverfahrens, daß während des Lesens ein hohes S/N-Verhältnis nicht vollkommen sichergestellt werden kann, wenn die geschriebenen Bit-Bereiche kleiner gehalten sind. Das System, das von der vorliegenden Erfindung Gebrauch macht, ermöglicht jedoch den Gebrauch von kleinen Bit-Bereichen, weil das Lesen magneto-optisch durchgeführt wird. Die Aufzeichnungsdichte kann deshalb im wesentlichen auf dem gleichen Niveau gehalten werden, wie jenes von gegenwärtig gebräuchlichen magneto-optischen Systemen.It is also possible to overcome the disadvantages of the perpendicular magnetic recording method. It is the disadvantage of the vertical magnetic recording method that a high S/N ratio cannot be fully ensured during reading if the written bit areas are made smaller. However, the system utilizing the present invention enables the use of small bit areas because the reading is carried out magneto-optically. The recording density can therefore be kept substantially at the same level as that of currently used magneto-optical systems.

Wie oben beschrieben worden ist, macht es die Verwendung des optisch transparenten Filmes, welcher quermagnetische Anisotropie aufweist, nach dieser Erfindung möglich, ein hochstabiles Aufzeichnungssystem mit den Merkmalen Hochgeschwindigkeits- und Hochdichteschreiben mit Hochgeschwindigkeitslesen und Hochgeschwindigkeitslöschung zu vervollständigen.As described above, the use of the optically transparent film having transverse magnetic anisotropy according to this invention makes it possible to highly stable recording system with the features of high-speed and high-density writing with high-speed reading and high-speed erasing.

Claims (3)

1. Dünner Film mit einem großen Kerr-Rotationswinkel, der eine Verbindung enthält, die eine Zusammensetzung aufweist, die durch die folgende Formel (I) dargestellt ist:1. A thin film having a large Kerr rotation angle, containing a compound having a composition represented by the following formula (I): JxLyQ(100-x-y) (I)JxLyQ(100-x-y) (I) wobeiwhere J: ein Element aus einem der Elementensymbole F, Cl, Br und I oder einer Kombination davon darstellt;J: represents an element selected from the elements F, Cl, Br and I or a combination thereof ; L: ein Element von einem der Elementensymbole B, C, Al, Si, P, As, Sb, Bi, Se, Te, Ti, V, Cr, Mn, Ga, Ge, Zr, Nb und Mo oder einer Kombination davon darstellt;L: represents an element of any of the element symbols B, C, Al, Si, P, As, Sb, Bi, Se, Te, Ti, V, Cr, Mn, Ga, Ge, Zr, Nb and Mo or a combination thereof; Q: eines von Fe, Ni oder Co oder einer Kombination davon ist;Q: is one of Fe, Ni or Co or a combination thereof; x: ein Wert zwischen 3-80 ist; undx: is a value between 3-80; and y: ein Wert ist, der folgende Gleichung (II) erfüllt:y: is a value that satisfies the following equation (II): 3≤x + y≤80 (II)3≤x + y≤80 (II) 2. Dünner Film nach Anspruch 1, wobei der Film optische Transparenz und quermagnetische Anisotropie aufweist.2. The thin film of claim 1, wherein the film has optical transparency and perpendicular magnetic anisotropy. 3. Verfahren zur Herstellung eines Halogen enthaltenden dünnen Films, der einen großen Kerr-Rotationswinkel aufweist und aus einer Verbindung einer Zusammensetzung zusammengesetzt ist, die durch die folgende Formel (I) dargestellt wird:3. A process for producing a halogen-containing thin film having a large Kerr rotation angle and composed of a compound of a composition represented by the following formula (I): JxLyQ(100-x-y) )JxLyQ(100-x-y) ) wobeiwhere J: ein Element aus einem der Elementensymbole F, Cl, Br und I oder einer Kombination davon darstellt;J: represents an element selected from the elements F, Cl, Br and I or a combination thereof ; L: ein Element von einem der Elementensymbole B, C, Al, Si, P, As, Sb, Bi, Se, Te, Ti, V, Cr, Mn, Ga, Ge, Zr, Nb und Mo oder einer Kombination davon darstellt;L: represents an element of any of the element symbols B, C, Al, Si, P, As, Sb, Bi, Se, Te, Ti, V, Cr, Mn, Ga, Ge, Zr, Nb and Mo or a combination thereof; Q: eines von Fe, Ni oder Co oder einer Kombination davon ist;Q: is one of Fe, Ni or Co or a combination thereof; x: ein Wert zwischen 3-80 ist; undx: is a value between 3-80; and y: ein Wert ist, der folgende Gleichung (II) erfüllt:y: is a value that satisfies the following equation (II): 3≤x + y≤80 (II),3≤x + y≤80 (II), welches das Reagieren eines Halogens oder Halogen enthaltenden Gases, welches als ein Ergebnis der Zersetzung einer Halogenverbindung erscheint, mit einem Metallplasma oder Halogen enthaltenden Metallplasma enthält und es der resultierenden Verbindung ermöglicht, sich als ein dünner Film auf einem Substrat abzuschicken.which involves reacting a halogen or halogen-containing gas appearing as a result of the decomposition of a halogen compound with a metal plasma or halogen-containing metal plasma and allowing the resulting compound to deposit as a thin film on a substrate.
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